AndalucíaAndalucía
MadridMadrid
CataluñaCataluña
GaliciaGalicia
MurciaMurcia
ValenciaValencia
En construcciónAñadimos comunidades, materias, años y soluciones de forma progresiva y constante.
Radiactividad
Problema
2021 · Extraordinaria · Reserva
D.1-b
Examen

Sabiendo que la actividad de un determinado isótopo radiactivo decae a la sexta parte cuando transcurre un tiempo de 8 horas8 \text{ horas}. Determine:

i) Su constante de desintegración.ii) El tiempo que debe transcurrir para que la actividad se reduzca a la décima parte de la inicial.
actividad radiactivadesintegraciónconstante radiactiva

La ley de desintegración radiactiva relaciona la actividad inicial A0A_0 con la actividad en un instante tt, AA, mediante la expresión:

A=A0eλtA = A_0 e^{-\lambda t}

donde λ\lambda es la constante de desintegración.

i) Su constante de desintegración.

Se nos indica que la actividad decae a la sexta parte (A=A0/6A = A_0/6) cuando transcurren t=8 horast = 8 \text{ horas}. Sustituimos estos valores en la ley de desintegración:

A06=A0eλ(8 h)\frac{A_0}{6} = A_0 e^{-\lambda (8 \text{ h})}

Simplificando A0A_0 en ambos lados y tomando el logaritmo neperiano:

16=e8λ\frac{1}{6} = e^{-8\lambda}
ln(16)=8λ\ln\left(\frac{1}{6}\right) = -8\lambda
ln(6)=8λ-\ln(6) = -8\lambda

Despejamos λ\lambda:

λ=ln(6)8 h\lambda = \frac{\ln(6)}{8 \text{ h}}
λ=1.791768 h0.22397 h1\lambda = \frac{1.79176}{8 \text{ h}} \approx 0.22397 \text{ h}^{-1}
ii) El tiempo que debe transcurrir para que la actividad se reduzca a la décima parte de la inicial.

Ahora queremos encontrar el tiempo tt para que la actividad se reduzca a la décima parte (A=A0/10A = A_0/10). Utilizamos la constante de desintegración calculada en el apartado anterior:

A010=A0eλt\frac{A_0}{10} = A_0 e^{-\lambda t}

Simplificando A0A_0 y tomando el logaritmo neperiano:

110=eλt\frac{1}{10} = e^{-\lambda t}
ln(110)=λt\ln\left(\frac{1}{10}\right) = -\lambda t
ln(10)=λt-\ln(10) = -\lambda t

Despejamos tt:

t=ln(10)λt = \frac{\ln(10)}{\lambda}

Sustituimos el valor de λ\lambda:

t=ln(10)0.22397 h1t = \frac{\ln(10)}{0.22397 \text{ h}^{-1}}
t=2.302590.22397 h110.281 ht = \frac{2.30259}{0.22397 \text{ h}^{-1}} \approx 10.281 \text{ h}